Ramses и Апофис: как ESA готовится встретить астероид, который в 2029 году пройдёт ближе спутников

13 апреля 2029 года — дата, которая уже сейчас обведена красным в календарях планетологов всего мира. В этот день астероид Апофис размером с три футбольных поля пройдёт всего в 32 тысячах километров от поверхности Земли — внутри кольца геостационарных спутников, на которых «висят» телевизионные ретрансляторы и метеорологические аппараты. Столкновения не будет — это подтверждено с самыми высокими гарантиями, которые вообще возможны в небесной механике. И именно поэтому к астероиду готовятся лететь сразу несколько космических аппаратов: такой шанс изучить, как Земля «трясёт» проходящую мимо каменную глыбу, выпадает раз в несколько тысяч лет.

Астероид, который сначала напугал

Апофис, официально именуемый 99942 Apophis, открыли в июне 2004 года. История его первых месяцев известности — классический пример того, как работает наука при дефиците данных. Сначала астрономы определяют орбиту нового объекта приблизительно, и область неопределённости огромна. В этой области вполне могла оказаться и Земля: к декабрю 2004 года расчётная вероятность столкновения в 2029 году достигала почти 3% — рекордное значение за всю историю наблюдений. Астероид получил высший балл по Туринской шкале опасности, какой когда-либо присваивался реальному объекту, и место в вечерних новостях по всему миру.

Дальше произошло то, что и должно было произойти: новые наблюдения, включая радиолокационные съёмки с радиотелескопов Аресибо и Голдстоун, позволяли всё точнее измерять траекторию. Область неопределённости сжималась — и Земля оказалась за её пределами. Сначала исключили столкновение в 2029-м, затем в 2036-м, а к 2021 году — после очередной серии радарных измерений — НАСА официально объявило: Апофис не угрожает Земле как минимум сто лет. Имя, которое астероид получил в честь египетского бога хаоса, осталось, но угроза ушла.

Почему пролёт 2029 года — уникальный эксперимент

Чтобы понять масштаб события, достаточно пары чисел. Геостационарная орбита, где спутники «застывают» над одной точкой экватора, проходит на высоте около 35 786 километров. Апофис пройдёт ниже — примерно в 31,6–32 тысячах километров от поверхности. Для астероида такого размера — около 340 метров в длину — столь близкое сближение с Землёй происходит в среднем раз в несколько тысячелетий. Меньшие тела пролетают близко регулярно, но и науки с них меньше: они слишком малы, чтобы земная гравитация могла их сколько-нибудь заметно «потрепать».

Апофис — другое дело. Когда он пройдёт мимо, гравитация Земли возьмётся за него всерьёз. Приливные силы — та же природа, что заставляет Луну оборачивать океаны, — потянут ближнюю и дальнюю стороны астероида с разной силой. Расчёты предсказывают, что период вращения Апофиса изменится, а возможно, произойдёт и нечто более зрелищное: оползни на поверхности, выбросы пыли, сдвиги реголита. Проблема в том, что модели расходятся в предсказаниях — и расходятся сильно, потому что мы плохо знаем, что у Апофиса внутри.

Сам астероид — вытянутое тело примерно 340 на 170 метров, по форме напоминающее арахис. Вращается он медленно и неряшливо: полный оборот занимает около 30,6 часа, а само вращение сопровождается тумблированием — медленным кувырканием, характерным для тел, уже переживавших гравитационные встряски в прошлом. Судя по спектру и поведению, Апофис относится к так называемым «грудам щебня» — не монолитная скала, а рыхлая смесь валунов и пыли, удерживаемая вместе в основном собственной слабой гравитацией. Именно структура «груды щебня» — главная неизвестная во всей истории с планетарной защитой.

Ramses: успеть до, чтобы измерить после

Европейское космическое агентство ответило на эту возможность миссией Ramses — Rapid Apophis Mission for Space Safety, «быстрая миссия к Апофису в интересах космической безопасности». Само название выдаёт главную сложность: миссия спешит. Чтобы измерить, как пролёт изменил астероид, нужно сначала зафиксировать его состояние «до». Поэтому Ramses должен запуститься в 2028 году и прибыть к Апофису за месяцы до апреля 2029-го — график исключительно жёсткий, и запасной сценарий на случай срыва окна запуска, судя по публичной информации, отсутствует или не раскрывается.

Чтобы успеть, ESA пошла по пути повторного использования. Ramses строится на платформе миссии Hera — аппарата, который в 2024 году отправился к двойному астероиду Диморф, чтобы изучить последствия намеренного столкновения с ним американского зонда DART. Проверенная конструкция, проверенные поставщики (предварительные контракты с индустрией, в первую очередь с компанией OHB, заключены ещё до окончательного одобрения), знакомая архитектура с двумя малыми спутниками-кубсатами, которые разойдутся для детального осмотра астероида с близкого расстояния.

Задачи Ramses на месте: составить точную карту формы и поверхности, измерить параметры вращения, определить массу и — по возможности — заглянуть внутрь радаром. Затем аппарат будет наблюдать сам пролёт: изменится ли спин, сдвинется ли поверхность, взлетит ли пыль. Эти измерения «до и после» — то, чего не сможет сделать никто другой.

Американцы приедут после

У НАСА своя роль в этой встрече — и своя хитрость. Аппарат OSIRIS-REx, прославившийся тем, что в 2023 году доставил на Землю образцы вещества астероида Бенну, после выполнения главной миссии не отправили на покой. Его перенацелили на Апофис под новым именем — OSIRIS-APEX. Он прибудет к астероиду в июне–июле 2029 года, то есть уже после пролёта, и проработает у него около полутора лет.

В программе OSIRIS-APEX есть эффектный манёвр: аппарат опустится к поверхности и включит двигатели, чтобы струёй газа разгрести верхний слой реголита и обнажить свежий материал из глубины. Это позволит сравнить «выветренную» космической радиацией корку с нетронутым веществом — ценные данные о составе и о том, как стареют поверхности астероидов.

Таким образом, две миссии идеально дополняют друг друга: Ramses фиксирует состояние до и во время встряски, OSIRIS-APEX подробно обследует последствия после. Японское агентство JAXA тоже рассматривало участие — его аппарат DESTINY+ мог бы совершить пролёт мимо Апофиса по пути к другой цели, но приоритеты японской программы менялись, и судьба этого плана остаётся неопределённой.

Зачем всё это, если угрозы нет

Здесь уместен честный вопрос налогоплательщика: зачем тратить сотни миллионов евро на астероид, который гарантированно пролетит мимо? Ответ — в словах «калибровка моделей».

Если однажды телескопы обнаружат объект, который действительно летит в Землю, у человечества будет несколько вариантов действий: кинетический удар (как DART ударил по Диморфу), «гравитационный трактор», в крайнем случае — ядерный заряд рядом с поверхностью. Но эффективность любого из этих методов критически зависит от того, как устроен астероид внутри. Удар по монолитной скале передаёт импульс предсказуемо. Удар по рыхлой груде щебня может «утонуть» в ней, как кулак в подушке, — или, наоборот, раздробить объект на рой обломков, часть которых всё равно полетит на Землю. Данные миссии DART уже показали, что реальность сложнее моделей: столкновение изменило орбиту Диморфа сильнее, чем ожидалось, во многом из-за мощного выброса вещества.

Апофис даёт редчайшую возможность проверить модели приливных воздействий на реальном объекте известного размера — природном эксперименте, который невозможно воспроизвести ни в лаборатории, ни на суперкомпьютере с полной достоверностью. То, как именно «груда щебня» отреагирует на встряску земной гравитацией, расскажет о её внутренней прочности, плотности и связности больше, чем годы дистанционных наблюдений.

Что держит проект на паузе

При всей элегантности замысла у миссии Ramses есть уязвимое место — оно не техническое, а бюджетное. ESA финансируется странами-участницами, которые раз в несколько лет собираются на министерский совет и распределяют деньги между программами. Полное финансирование Ramses должно было быть решено на совете CM25 в конце 2025 года. До этого момента проект существовал в подвешенном состоянии: на предварительные работы деньги нашли, чтобы не терять время, но без решения совета запуск в 2028 году оставался под вопросом. Для читателя важно понимать: на момент подготовки этого текста окончательный вердикт министерского совета требует отдельной проверки — как и обновлённый график прибытия аппарата.

Временной риск реален. Окно запуска к Апофису жёстко привязано к небесной механике: опоздаешь на год — и аппарат уже не успеет к астероиду до пролёта, а вместе с ним исчезнет само измерение «до», ради которого всё затевалось. В таком случае человечеству останется только «после» от OSIRIS-APEX — половина эксперимента.

Взгляд с земли

У 13 апреля 2029 года будет и публичная сторона. Апофис станет виден невооружённым глазом как движущаяся точка третьей–четвёртой звёздной величины — примерно как слабые звёзды Большой Медведицы, — для наблюдателей в Европе, Африке и Западной Азии. Впервые в истории цивилизации, способной это осознать, миллиарды людей смогут поднять голову и собственными глазами увидеть астероид, пролетающий ближе их собственных спутников.

Если всё сложится, в этот момент рядом с каменной глыбой будет уже дежурить европейский аппарат, а спустя пару месяцев прилетит американский — и совместно они впервые покажут, что происходит с астероидом, когда мимо него проходит планета. Это знание, купленное у спокойного, безопасного неба, однажды может понадобиться при небе гораздо менее дружелюбном.